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单相光伏并网逆变器的设计 光伏发电站的逆变器怎么设置

发布时间:2024-03-10 12:40:30 人气:

光伏发电站的逆变器怎么设置

太阳能光伏发电并网系统中的并网逆变器设置方式分为:集中式、主从式、分布式和组串式。

1、集中式

集中式并网方式适合于安装朝向相同且规格相同的太阳能电池方阵,在电气设计时,采用单台逆变器实现集中并网发电方案如图1所示。

对于大型并网光伏系统,如果太阳能电池方阵安装的朝向、倾角和阴影等情况基本相同,通常采用大型的集中式三相逆变器。

该方式的主要优点是:整体结构中使用光伏并网逆变器较少,安装施工较简单;使用的集中式逆变器功率大,效率较高,通常大型集中式逆变器的效率比分布式逆变器要高大约2%左右,对于9.3MWp光伏发达系统而言,因为使用的逆变器台数较少,初始成本比较低;并网接入点较少,输出电能质量较高。该方式的主要缺点是一旦并网逆变器故障,将造成大面积的太阳能光伏发电系统停用。

集中逆变一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中,很多并行的光伏电池组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端,一般功率大的使用三相IGBT功率模块,功率较小的使用场效应晶体管,同时使用DSP来改善所产出电能的质量,使它非常接近于正弦波电流。

最大特点是系统的功率高,成本低。但受光伏电池组串匹配和部分遮影的影响,导致整个光伏系统的效率不高。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏电池单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制,以及开发新的逆变器的拓扑连接,以获得部分负载情况下的高的效率。

在SolarMax(索瑞·麦克)集中逆变器上,可以附加一个光伏电池阵列的接口箱,对每一串的光伏电池组串进行监控,如其中有一组光伏电池组串工作不正常,系统将会把这一信息传到远程控制器上,同时可以通过远程控制将这一串光伏电池停止工作,从而不会因为一串光伏电池串的故障而降低和影响整个光伏系统的工作和能量产出。

2、主从式

对于大型的光伏发电系统可采用主从结构,主从结构其实也是集中式的一种,该结构的主要特点是采用2~3个集中式逆变器,总功率被几个逆变器均分。在辐射较低的时候,只有一个逆变器工作,以提高逆变器在太阳能电池方阵输出低功率时候的工作效率;在太阳辐射升高,太阳能电池方阵输出功率增加到超过一台逆变器的容量时,另一台逆变器自动投入运行。

为了保证逆变器的运行时间均等,主从逆变器可以自动的轮换主从的配置。主从式并网发电原理如图2所示。主从结构的初始成本会比较高,但可提高光伏发电系统逆变器运行时的效率,对于大型的光伏系统,效率的提高能够产生较大的经济效益。

3、分布式

分布式并网发电方式适合于在安装不同朝向或不同规格的太阳能电池方阵,在电气设计时,可将同一朝向且规格相同的太阳能电池方阵通过单台逆变器集中并网发电,大型的分布式系统主要是针对太阳能电池方阵朝向、倾角和太阳阴影不尽相同的情况使用的。

分布式系统将相同朝向,倾角以及无阴影的光伏电池组件串成一串,由一串或者几串构成一个太阳能电池子方阵,安装一台并网逆变器与之匹配。分布式并网发电原理如图3所示。这种情况下可以省略汇线盒,降低成本;还可以对并网光伏发电系统进行分片的维修,减少维修时的发电损失。

分布式并网发电的主要缺点是:对于大中型的上百千瓦甚至兆瓦级的光伏发电系统,需要使用多台并网逆变器,初始的逆变器成本可能会比较高;因为使用的逆变器台数较多,逆变器的交流侧和公用电网的接入点也较多,需要在光伏发电系统的交流侧将逆变器的输出并行连接,对电网质量有一定影响。

4、组串式

光伏并网组串逆变器是将每个光伏电池组件与一个逆变器相连,同时每个光伏电池组件有一个单独的最大功率峰值跟踪,这样光伏电池组件与逆变器的配合更好。组串逆变器已成为现在国际市场上最流行的逆变器,组串逆变器是基于模块化概念基础上的,每个光伏组串(1kW~5kW)通过一个逆变器,在直流端具有最大功率峰值跟踪,在交流端并联并网。许多大型光伏阀电厂使用组串逆变器,优点是不受光伏电池组串间差异和遮影的影响。

在组串间引入“主-从”概念,使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下,将几组光伏电池组串联系在一起,让其中一个或几个工作,从而产出更多的电能。最新的概念为几个逆变器相互组成一个“团队”来代替“主-从”概念,使得系统的可靠性又进了一步。目前,无变压器式组串逆变器已占了主导地位。

多组串逆变是取了集中逆变和组串逆变的优点,避免了其缺点,可应用于几千瓦的光伏发电站。在多组串逆变器中,包含了不同的单独功率峰值跟踪DC/DC变换器,DC/DC变换器的输出通过一个普通的逆变器转换成交流电与电网并联。由于是在交流处并联,这就增加了交流侧的连线的复杂性,维护困难。

另需要解决的是怎样更有效的与电网并网,简单的办法是直接通过普通的交流开关进行并网,这样就可以减少成本和设备的安装,但往往各地的电网的安全标准也许不允许这样做。另一和安全有关的因素是是否需要使用隔离变压器(高频或低频),或允许使用无变压器式的逆变器。

光伏组串的不同额定值(如:不同的额定功率、每组串不同的组件数、组件的不同的生产厂家等)、不同的尺寸或不同技术的光伏组件、不同方向的组串(如:东、南和西)、不同的倾角或遮影,都可以被连在一个共同的逆变器上,同时每一组串都工作在它们各自的最大功率峰值上。同时,直流电缆的长度减少、将组串间的遮影影响和由于组串间的差异而引起的损失减到最小。

光伏发电逆变器原理方框图

  逆变器是一种把直流电能(电池、蓄电池)转变成交流电(一般为220伏50HZ正弦波或方波)的装置。我们常见的应急电源,一般都是把直流电瓶逆变成220V交流的。简单来讲,逆变器就是一种将直流电转化为交流电的装置。


  性能优良的家用逆变电源电路图




  这种设计,材料易取,输出功率150W,本电路设计频率为300HZ左右,目的是缩小逆变变压器的体积、重量、输出波形方波。这款逆变电源可以用在停电时家庭照明,电子镇流器的日光灯,开关电源的家用电器等其他方面。这款逆变器较为容易制作,可以将12V直流电源电压逆变为220V市电电压,电路由BG2和BG3组成的多谐振荡器推动,再通过BG1和BG2驱动,来控制BG6和BG7工作。其中振荡电路由BG5与DW组的稳压电源供电,这样可以使输出频率比较稳定。在制作时,变压器可选有常用双12V输出的市电变压器。可根据需要,选择适当的12V蓄电池容量。

    高效率的正弦波逆变器电器图




  该电路用12V电池供电。先用一片倍压模块倍压为运放供电。可选取ICL7660或MAX1044。运放1产生50Hz正弦波作为基准信号。运放2作为反相器。运放3和运放4作为迟滞比较器。其实运放3和开关管1构成的是比例开关电源。运放4和开关管2也同样。它的开关频率不稳定。在运放1输出信号为正相时,运放3和开关管工作。这时运放2输出的是负相。这时运放4的正输入端的电位(恒为0)总比负输入端的电位高,所以运放4输出恒为1,开关管关闭。在运放1输出为负相时,则相反。这就实现了两开关管交替工作。


  当基准信号比检测信号,也即是运放3或4的负输入端的信号比正输入端的信号高一微小值时,比较器输出0,开关管开,随之检测信号迅速提高,当检测信号比基准信号高一微小值时,比较器输出1,开关管关。这里要注意的是,在电路翻转时比较器有个正反馈过程,这是迟滞比较器的特点。比如说在基准信号比检测信号低的前提下,随着它们的差值不断地靠近,在它们相等的瞬间,基准信号马上比检测信号高出一定值。这个“一定值”影响开关频率。它越大频率越低。这里选它为0.1~0.2V。


  C3,C4的作用是为了让频率较高的开关续流电流通过,而对频率较低的50Hz信号产生较大的阻抗。C5由公式:50=算出。L一般为70H,制作时最好测一下。这样C为0.15μ左右。R4与R3的比值要严格等于0.5,大了波形失真明显,小了不能起振,但是宁可大一些,不可小。开关管的最大电流为:I==25A。


  现有的逆变器,有方波输出和正弦波输出两种。方波输出的逆变器效率高,对于采用正弦波电源设计的电器来说,除少数电器不适用外大多数电器都可适用,正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点,却存在效率低的缺点,如何选择这就需要根据自己的需求了。

光伏逆变器的设计原理是什么?

无论采用何种技术,逆变器的基本设计都很明确,且非常相似。其核心就是将直流电压(光伏组件)转换成交流电压(可并网)的过程。在转变的过程中,不停地转换直流电的正负极连接,从而形成方向变化的交流电。所以,逆变器的关键部件是桥接开关(晶体管元件,见图1:a)),这个开关桥的一侧连接输入的直流电源,在另一侧连接交流电网。在工作过程中,只有两个相对的开关可以同时关闭。

如果将此开关桥的开关速度设置成与电网频率相同,则在理论上可以将桥的输出侧与电网连接。但是,由于这样输出的电流是方波,且强度没有变化,因此需要在输出端安装一个具有铁芯的电感器,用以将输出电流控制成为正弦波形状。桥的断开采用脉冲过程进行,从而形成与脉冲相关的较小电流分量。这样的电流分量可以对电感器的电流进行控制。脉冲的频率一般为20KHz , 这样就完全可以形成50Hz的电流,见图1:b)。

对于光伏逆变器来说,还有一个非常重要的设备不能遗漏:输入端的电容器,见图1: c ) 。电容器的作用是储存电能,确保来自发电侧的电流持续一致供给桥接开关,并通过与电网频率同步变化的桥进入电网。只有在输入电容器的容量足够大的情况下,才能够保证光伏发电系统的持续、正常运行。

图1:光伏逆变器的基本设计

图2描述了可用于直接并网的逆变器的基本功能。但在实际应用中,输入电压的范围具有一定的局限性。对于并网发电应用,其输入电压必须在任何时刻都高于电网的峰值电压。当电网电压的有效值为250V时,达到正常并网要求的发电源侧的最低电压应为354V。

与标准逆变器的基本设计不同,直接并网逆变器有很多方法来调整或提升输入电压范围。常用的逆变器技术方案与结构都各不相同:

图2:最常用的逆变器电路图表一览

上面提到的逆变器拓朴结构不仅在电气隔离方面不同,在可达到的效率、对电压的依赖性等方面也各不相同。因此,没有统一的公式来界定何种逆变器设计是最优秀的设计,用户必须要考虑到具体使用的逆变器特性。

怎样设计光伏发电系统中的逆变器

你好,光伏发电系统可以分为光伏并网发电系统和光伏离网发电系统。
光伏并网发电系统由光伏板,防雷汇流箱,并网逆变器,线缆,国家市电电网等部分组成。其中并网逆变器的选择是由光伏板的功率决定的,一般光伏板功率:并网逆变器功率=1.1:1的比例。
光伏离网发电系统由光伏板,防雷汇流箱,充电控制器,蓄电池,离网逆变器,线缆,蓄电池柜等部分组成。其中离网逆变器功率的选择由负载功率和负载类型决定。所以先确认您的逆变器 是用于并网还是离网发电系统中,再选用适合的逆变器。

三相光伏并网逆变器接入单相市电会工作吗

不会。 三相逆变器和单相逆变器是有区别的,主要原因在于逆变器接入的电网类型。“相”指的就是三相火线。三相光伏并网逆变器接入单相市电不会工作。

单相并网逆变器原理是什么

单相并网逆变器(grid-tiedinverter)是一种将直流电能转换成交流电能并能并网输出的装置。它将太阳能电池板或其他直流电源的输出直流电能转换为可碰粗卖以并网的笑逗交流电能。通过单相并凳液网逆变器,太阳能电池板可以直接供电给家庭或小型商业场所,无需储存电池或其他设备。

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